высокоточный инерциальный измерительный блок

Узнайте, как снизить магнитную чувствительность в инерциальных измерительных блоках на основе волоконно-оптических гироскопов с помощью передовых методов, таких как деполяризация, магнитное экранирование и компенсация ошибок. Откройте для себя высокоточные решения для авиационных и навигационных систем.В высокоточных инерциальных измерительных блоках (ИМБ) волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) является одним из основных компонентов, и его характеристики имеют решающее значение для определения местоположения и ориентации всей системы. Однако из-за эффект Фарадея В отличие от других типов оптоволоконных катушек, волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) чрезвычайно чувствителен к аномалиям магнитного поля, что напрямую приводит к ухудшению его нулевого смещения и дрейфу, тем самым влияя на общую точность инерциального измерительного блока (ИМУ).Итак, как возникает магнитная чувствительность инерциального измерительного блока (IMU) на основе волоконно-оптического гироскопа (FOG)? И как можно эффективно подавить это влияние? В данной статье будет подробно проанализирован технический подход к снижению магнитной чувствительности FOG с точки зрения теории и инженерной практики.1. Магнитная чувствительность волоконно-оптического гироскопа: начиная с физического механизма.Чувствительность волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) к магнитным полям обусловлена ​​эффектом Фарадея — то есть, когда линейно поляризованный свет проходит через определенный материал под воздействием магнитного поля, плоскость его поляризации поворачивается. В интерференционной структуре кольца Сагнака в ВОГ этот вращательный эффект вызывает разность фаз между двумя лучами, распространяющимися в противоположных направлениях, что приводит к ошибкам измерения. Другими словами, интерференция магнитных полей не статична, а динамически влияет на выходной сигнал ВОГ, изменяясь в зависимости от условий.Теоретически, осевое магнитное поле, перпендикулярное оси катушки оптического волокна, не должно вызывать эффект Фарадея. Однако в действительности, из-за небольшого наклона во время намотки оптического волокна, «осевой магнитный эффект» всё же возникает. Это основная причина, по которой влияние магнитных полей нельзя игнорировать в высокоточных приложениях волоконно-оптических гироскопов.2. Два основных технических подхода к снижение магнитной чувствительности FOG(1) Улучшения на уровне оптических устройства. Технология деполяризации. Заменив волокна, сохраняющие поляризацию, одномодовыми волокнами, можно уменьшить отклик на магнитное поле. Поскольку одномодовые волокна имеют более слабый отклик на эффект Фарадея, чувствительность на источнике снижается.б. Усовершенствованный процесс намоткиКонтроль натяжения намотки и снижение остаточного напряжения в волокнах позволяют эффективно уменьшить ошибки магнитной индукции. В сочетании с автоматизированной системой контроля натяжения это является ключом к повышению стабильности характеристик катушек, сохраняющих поляризацию.c. Новые оптические волокна с низкой магнитной чувствительностью.В настоящее время некоторые производители выпустили оптоволоконные материалы с низкими коэффициентами магнитного отклика. При использовании в сочетании с кольцевыми структурами они позволяют оптимизировать магнитоинтерференционные свойства на уровне материала.(2) Системные меры противомагнитной защитыа. Моделирование и компенсация магнитных ошибокУстановка магнитных датчиков (таких как магнитометры) для мониторинга магнитного поля в реальном времени и внедрение компенсационных моделей в систему управления позволяют динамически корректировать выходной сигнал волоконно-оптического гироскопа.б. Многослойная структура магнитного экранированияИспользование таких материалов, как μ-сплавы, для создания двухслойных или многослойных экранирующих полостей может эффективно ослабить влияние внешних магнитных полей на волоконно-оптический гироскоп (ВОГ). Моделирование методом конечных элементов подтвердило, что эффективность экранирования может быть увеличена в десятки раз, но при этом увеличивается вес и стоимость системы.3. Экспериментальная проверка: Насколько велико влияние магнитных полей?В серии экспериментов, проведенных с использованием трехкоординатного поворотного стола, исследователи собрали данные о дрейфе волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) как в открытом, так и в закрытом состояниях. Результаты показали, что при усилении магнитного поля амплитуда дрейфа ВОГ может увеличиваться в 5-10 раз, и появляются явные спектральные интерференционные сигналы (например, 12,48 Гц, 24,96 Гц и т. д.).Это также указывает на то, что если не будут приняты эффективные меры, точность волоконно-оптических гироскопов будет значительно снижена в реальных условиях авиации, космоса и других средах с высоким уровнем электромагнитного излучения.4. Практические рекомендации: Как повысить антимагнитные свойства инерциального измерительного блока на основе волоконно-оптического гелиевого датчика (FOG IMU)?В практических приложениях мы рекомендуем следующие комбинированные стратегии:(1) Выберите структуру FOG, устраняющую поляризацию(2) Использовать оптические волокна с низким магнитным откликом(3) Внедрить оборудование для намотки оптического волокна с автоматическим контролем натяжения.(4) Установить трехмерные потоковые затворы и построить модели ошибок(5) Оптимизировать конструкцию экранирующих оболочек из μ-сплавовВзяв в качестве примеров серии U-F3X80 и U-F3X100, выпущенные компанией Micro-Magic, можно отметить, что встроенные в них оптические гироскопы обеспечивают стабильную работу даже при наличии внешних воздействий. магнитные помехи Благодаря многочисленным техническим усовершенствованиям, они стали предпочтительным решением среди существующих. авиационные инерциальные измерительные блоки (IMU).5. Заключение: Точность определяет уровень применения, и к магнитной чувствительности следует относиться серьезно.В системах высокоточного позиционирования, навигации и управления характеристики инерциального измерительного блока (IMU) на основе волоконно-оптического гироскопа (FOG) определяют надежность системы. А магнитная чувствительность, долгое время остававшаяся без внимания, сейчас становится одним из «узких мест» точности. Только благодаря совместной оптимизации на уровне материалов и конструкций, а также на системном уровне, мы можем действительно достичь высокой точности работы IMU в сложных электромагнитных условиях.Если вас смущает выбор инерциального измерительного блока (IMU) или вопросы точности работы датчика тумана (FOG), вам стоит пересмотреть свой подход с точки зрения магнитной чувствительности. Датчик тумана от Micro-Magic U-F3X80,U-F3X90, U-F3X100,иU-F300 Все они состоят из волоконно-оптических гироскопов. Для того чтобы улучшать точность ИМУ для туманаС помощью соответствующих технических мер мы можем полностью снизить магнитную чувствительность волоконно-оптических гироскопов, находящихся внутри них.U-F3X80Волоконно-оптический гироскоп IMUU-F3X90Волоконно-оптический гироскоп IMUU-F100AВысокоточный волоконно-оптический гироскопU-F3X100Волоконно-оптический гироскоп IMU